1.2　滚子链传动设计计算

1.2.1　滚子链传动的一般设计计算内容和步骤（摘自GB/T 18150—2006）

计算的基本依据是滚子链的额定功率曲线（图14-2-2、图14-2-3），如图中所述它是在特定条件下制定的。它提供的是以磨损失效为基础并综合考虑其他失效形式而制定的许用传动功率。故表14-2-2的计算为常见的一般用途的滚子链传动。其他情况计算见1.2.2～1.2.5节。

已知条件：①传递功率；②主动、从动机械类型、载荷性质；③小链轮和大链轮转速；④中心距要求其布置；⑤环境条件。

1.2.2　滚子链的静强度计算

在低速（v≤0.6m/s）重载链传动中，链条的静强度占主要地位。如果仍用典型承载能力图进行计算，结果不经济，因为承载能力图上的安全系数远比静强度安全系数大。当进行有限寿命计算时，若要求使用寿命过短，传动功率过大，也需进行链条的静强度验算。

链条静强度计算式：

　　 （14-2-1） 　　

式中　n——静强度安全系数；

Q——链条极限拉伸载荷（抗拉载荷），N，见表14-2-1；

f₁——工况系数，见表14-2-3；

F_t——有效圆周力，N，见表14-2-2；

F_c——离心力引起的拉力，N，F_c=qv²；

q——链条质量，kg/m，见表14-2-6；

v——链条速度，m/s；

F_f——悬垂拉力，N，在和二者中取大值，

K_f——系数，见图14-2-5；

a——链传动中心距，mm；

θ——两轮中心连线对水平面倾角；

n_p——许用安全系数，n_p=4～8。

若以最大尖峰载荷代替f₁F_t时，则n_p=3～6；若速度较低，从动系统惯性小，不太重要的传动或作用力的确定比较准确时，n_p可取较小值。

1.2.3　滚子链的耐疲劳工作能力计算

当链条传递功率超过额定功率、链条的使用寿命要求小于15000h时，其疲劳寿命的近似计算法如下。本计算法仅适用于A系列标准滚子链，对B系列可作为参考。

设　——链板疲劳强度限定的额定功率；

——滚子套筒冲击疲劳强度限定的额定功率；

P——要求传递的功率。

铰链不发生胶合的前提下，链传动疲劳寿命计算如下：

当时

　　 （14-2-2） 　　

当时

　　 （14-2-3） 　　

式中　T——使用寿命，h；

z₁——小链轮齿数；

n₁——小链轮转速，r/min；

K_p——多排链排数系数，见表14-2-7；

f₁——工况系数，见表14-2-3；

X——链条节数，节。

额定功率 　　 　　 （14-2-4）

　　 （14-2-5） 　　

1.2.4　滚子链的耐磨损工作能力计算

当工作条件要求链条的磨损伸长率（即相对伸长量）明显小于3％或润滑条件不符合图14-2-6的规定要求方式而有所恶化时，可按下列公式进行滚子链的磨损寿命计算：

　　 （14-2-6） 　　

式中　T——磨损使用寿命，h；

X——链条节数，节；

v——链条速度，m/s；

z₁——小链轮齿数；

i——传动比；

p——链条节距，mm；

——许用磨损伸长率，按具体条件确定，一般取3％；

d₂——滚子链销轴直径，mm，见表14-2-1；

c₁——磨损系数，见图14-2-6；

c₂——节距系数，见表14-2-8；

c₃——齿数-速度系数，见图14-2-7；

p_r——铰链的压强，MPa。

铰链的压强p_r按下式计算：

　　 （14-2-7） 　　

式中　f₁——工况系数，见表14-2-3；

F_t——有效拉力（即有效圆周力），N，见表14-2-2；

F_c——离心力引起的拉力，N，见式（14-2-1）；

F_f——悬垂拉力，N，见式（14-2-1）；

A——铰链承压面积，mm²，A=d₂·b₂；

d₂——滚子链销轴直径，mm，见表14-2-1；

b₂——套筒长度（即内链节外宽），mm，见表14-2-1。

当使用寿命T已定时，可由式（14-2-6）确定许用压强p_rp，用式（14-2-7）进行铰链的压强验算，即

p_r≤p_rp　（MPa）

1.2.5　滚子链的抗胶合工作能力计算

由销轴与套筒间的胶合限定的滚子链工作能力（通常为计算小链轮的极限转速）可由下式确定。本公式仅适用于A系列标准滚子链。

　　 （14-2-8） 　　

式中　n_max——小链轮不发生胶合的极限转速，r/min；

p——节距，mm；

z₁——小链轮齿数；

F_t——单排链的有效圆周力，N。

本计算式是按规定润滑方式（图14-2-10）在大量试验基础上建立的。高速运转时，特别要注意润滑条件。